フィラメントが切れ続けるのはなぜですか?

3D プリンターのフィラメントが壊れていませんか？多くの3Dプリントを行う人々がこの問題に直面しています。フィラメントは保管中、ロード中、印刷中、製造中に破損します。フィラメントの破損は不便なだけでなく、通常、プリントの問題や消耗品の無駄を示しています。ほとんどのフィラメント破損問題の原因を特定すれば、通常は解決できます。主な原因とその解決策を検討しましょう。

1. フィラメントが破損する材料関連の原因

フィラメントの強度と寿命は、その品質と状態に直接依存します。材料自体を注意深く調べることで、なぜ破損が発生するのかを理解するのに役立ちます。

低品質の材料

低品質のフィラメントには汚染物質が含まれているか、適切な品質管理なしで製造されているため、一般的に簡単に破損します。これらのフィラメントは、小さな気泡や成分の不均一な混合のために、脆く、折れやすい可能性があります。

湿気の問題

3Dプリント用フィラメントは空気中の湿気を自然に吸収します。プリンターで加熱された湿ったフィラメント中の水は蒸気に変換され、材料を弱める小さな泡を生成します。印刷中にパチパチという音やパチパチという音がすることがあります。これはフィラメントが過剰な湿気を吸収したことを示しています。

経年劣化と保管の影響

時間とともに、特に不注意に保管された場合、フィラメントは脆くなります。数ヶ月または数年間空気にさらされた古いフィラメントは、その柔軟性を失い、破損の可能性が高まります。スプールが保存期間を過ぎている場合、未開封であっても劣化することがあります。

直径の問題と製造上の欠陥

優れたフィラメントは、スプール全体で一定の直径を持っている必要があります。直径が異なると、フィラメントが破損する可能性のある弱い部分が生成されます。製造上の欠陥の兆候は次のとおりです。

• 粗いまたは不均一な表面テクスチャ
• 目に見える色のばらつき
• 目に見えるまたは感じられる厚さの変化
• 通常のセクションと混じった脆いセクション

通常、これらの材料の問題は、同じスプール内のいくつかの場所でフィラメントが繰り返し破損することとして現れます。これらの問題のいずれかが発生した場合は、信頼できるサプライヤーからの新しいフィラメントのスプールを使用することをお勧めします。

2. フィラメントを破損させる保管および取り扱いの問題

適切な保管と注意深い取り扱いは、フィラメントの寿命に大きな違いをもたらします。多くの破損は、材料がプリンターに届くまでの保管方法と取り扱い方法が原因で発生します。

不適切な保管場所

地下室、ガレージ、および温度変化の激しい部屋は、フィラメントをすぐに損傷させます。短時間の劣悪な条件への暴露でも、材料は弱まります。理想的な範囲20〜25°C（68〜77°F）外に保管されたフィラメントは、しばしば脆くなります。

過剰な湿気暴露

高湿度はフィラメントを急速に劣化させます。これは材料故障の主な原因です。

• PLAは数日で脆くなる
• ナイロンは数時間で印刷不能になることがある
• PETGは徐々に強度を失う
• TPUは印刷中に泡立つことがある

乱暴な取り扱いによる損傷

フィラメントに損傷を与える一般的な事故:

• スプールを落とす
• フィラメントを自由に巻き戻させる
• 絡まったフィラメントを無理に引き離す
• 緩んだ端を固定しないままにする

絡まったスプールとねじれたスプール

交差したフィラメントや絡まったフィラメントは、印刷中に折れる可能性のあるストレスポイントを作成します。ユーザーが印刷の間にスプールの側面の穴に緩んだ端を固定しないと、絡まりがしばしば発生します。これらの絡まりを無理にまっすぐにすると、永久的な弱い部分が作成されます。

光と熱による損傷

直射日光や明るい人工光はフィラメントを急速に劣化させます。窓の近くや明るい作業灯の下での短時間の紫外線暴露でもフィラメントは脆くなります。近くの機器や日光からの熱も材料を反らせたり弱めたりすることがあります。

3. フィラメントの破損を引き起こすプリンターの設定

理想的な状態であっても、不適切なプリンター設定はフィラメントにストレスを与え、破壊することがあります。多くの場合、これらの設定のわずかな変更が、通常の破損問題を解決するのに役立ちます。

温度が高すぎる、または低すぎる

推奨範囲よりも高い印刷温度では、フィラメントは過度に柔らかく弾力性のある状態になります。通常、ノズル内で目詰まりが発生し、物質は化学的に分解し始めます。逆に、温度が低すぎると、層が互いに正しく分離しなくなります。エクストルーダーは冷たいフィラメントを押し出すためにより強く押す必要があり、高圧下で破損を引き起こします。

印刷速度のエラー

速い印刷速度は、印刷中にフィラメントに過度のストレスを与えます。これらの素早い動きは、プリンターが予期しない方向転換をしたときに、材料に衝撃とストレスを与えます。エクストルーダーモーターも、ノズルを通してフィラメントを急速に十分に押し出すのに苦労します。溶融プラスチックは、正しく流れるのに十分な時間がないまま圧力が蓄積し、破損につながる可能性があります。

不正確な引き込み距離と速度

繰り返しのストレスにより、不適切な引き込み設定はフィラメントに弱い部分を生成します。極端な引き込み距離または速度のいずれも、フィラメント表面を削り取ることがあります。引き込みが加熱されたフィラメントをプリンターのより冷たい部分に押し上げると、脆い領域が生じます。不正確な設定での継続的な往復運動は、最終的に材料を劣化させ、亀裂を生じさせます。

間違った冷却ファン速度

印刷中のフィラメントの強度は、冷却ファンの速度に直接影響されます。冷却が不十分だと材料が柔らかくなりすぎますが、過剰な冷却は各プリント層を脆くしすぎます。これらの温度差は、製造された製品に内部的な張力を引き起こします。冷却のタイミングも重要です。冷却が早すぎたり遅すぎたりすると、次の層への層の結合度が変化し、その結果、一般的な材料強度に影響を与えます。

4. フィラメントの破損につながるハードウェアの問題

3Dプリンターの物理的な部品は、時間とともに摩耗したり損傷したりすることがあります。これらのハードウェアの問題は、印刷中にフィラメントを破損させる余分なストレスを生じさせることがよくあります。

目詰まりまたは摩耗したノズル

部分的に目詰まりしたノズルは、エクストルーダーに通常よりも強くフィラメントを押し込むように強制します。金属ノズルも徐々に摩耗し、粗い部分ができたり、形が崩れたりします。これらのノズルの問題による余分な抵抗は、フィラメントにストレスを与え、最終的に切断します。定期的な清掃と occasional なノズルの交換は、これらの問題のほとんどを防ぎます。

損傷したエクストルーダーギア

エクストルーダーギアは、フィラメントを掴んでプリンターを通して押し出します。時間が経つと、ギアの歯が摩耗したり、プラスチックの破片が集まったりします。ギアがフィラメントパスからずれることもあります。どちらの問題も、ギアが滑ったり、不均一に掴んだりする原因となり、破損が発生するフィラメントの弱い部分を生じさせます。

劣化したボーデンチューブ

ボーデンチューブは、エクストルーダーからホットエンドへフィラメントをガイドします。熱と摩擦により、チューブの滑らかな内面が徐々に損傷します。溶けたフィラメントの小さな破片が内部に付着することもあります。これらの問題は、フィラメントがチューブを通る際の抵抗を増加させます。追加された摩擦は材料に余分な負担をかけ、破損につながります。

ヒートクリープの問題

ヒートクリープは、ホットエンドの温度が冷却ゾーンにまで広がることで発生します。これにより、意図されたよりも長い溶融ゾーンが作成されます。フィラメントが早すぎる段階で軟化し始め、目詰まりを引き起こし、破損の可能性を高めます。適切な冷却とヒートブレイクのメンテナンスは、ヒートクリープの問題を防ぐのに役立ちます。

高い摩擦点

フィラメント経路のどこかに鋭い曲がりや粗い部分があると、摩擦点が発生します。フィラメントは、各引き込み動作でこれらの領域に擦れます。わずかな余分な摩擦でも、時間の経過とともに蓄積され、繰り返しの接触によってフィラメントが弱まります。フィラメント経路全体を定期的にチェックすることで、これらの問題のある部分を見つけて修正するのに役立ちます。

5. 印刷中に影響を与える環境の問題

動作中のプリンター周辺の条件は、良い材料と正しい設定を使用していても、フィラメントの破損を引き起こす可能性があります。これらの要因は、保管中だけでなく、実際の印刷プロセス中に最も重要になります。

印刷中の急激な室温変化

プリンター周辺の急激な温度変化は、プリンターの慎重に制御された加熱ゾーンを乱します。冬にドアが開いたり、午後の太陽がプリンターに当たったりすると、機械は常に加熱を調整しなければなりません。これらの急激な変化は、フィラメントが異なる温度領域を通過する際にストレスを与えます。材料は通常よりも膨張・収縮し、弱い点や破損につながります。

プリンター周辺の妨害的な空気の流れ

稼働中のプリンターのすぐ周囲の空気の動きは、深刻な問題を引き起こします。ファンやエアコンの吹き出し口がプリンターに当たると、不均一な冷却が生じ、フィラメントにストレスを与えます。重要な印刷中に部屋のドアが開くと、温度の変化により層が誤って冷却される可能性があります。これらの気流は、印刷中にノズルを詰まらせる可能性のある埃も運び、フィラメントを部分的に詰まった開口部を通して強く押し出すように強制します。

損傷する作業台の振動

プリンターを支える表面は、印刷の安定性に大きく影響します。共有の作業台は、他の機器からの振動をプリンターに直接伝達します。軽量または不安定なテーブルは、ごくわずかな動きでも増幅することがあります。近くで他の機械が稼働している場合、その振動は床や壁を通してプリンターを揺らします。これらの絶え間ない小さな動きは、機械を通してフィラメントが供給される際にストレスを与えます。

印刷中の静電気

印刷プロセスでは、有害な静電気が発生することがよくあります。フィラメントがプリンターのガイドを素早く移動すると、静電気が蓄積されます。これは乾燥した冬の空気や暖房の効いた部屋で悪化します。帯電したフィラメントは印刷中に埃を引きつけ、プリンターの金属部品に付着することがあります。これらの静電気の問題は、フィラメントがプリンター内で不規則に動き、追加のストレスを生じさせて破損につながります。

6. 3Dプリント中にフィラメントを破損させるスライサー設定

スライサーソフトウェアは、プリンターがフィラメントをどのように移動させ、押し出すかを制御します。スライサーの誤った設定は、良好な材料と適切にメンテナンスされたプリンターであっても、フィラメントを折る可能性のある余分なストレスを生じさせます。

ノズルに合わないレイヤー高さ

ノズルサイズに合わないレイヤー高さの設定は、プリンターに通常より強い負担をかけます。レイヤーが薄すぎると、プリンターは非常に小さな隙間を通してフィラメントを押し出さなければなりません。ノズルに対して高さが大きすぎると、プリンターは多すぎる材料を急速に押し出します。どちらの状況も、フィラメントがエクストルーダーを通過する際にストレスを与えます。

問題のあるインフィルパターンと密度

鋭い角を持つ密なインフィルパターンは、プリンターに突然方向を変えさせます。非常に低いインフィル率は、支持された領域間に大きな隙間を残します。インフィル密度が高すぎると、プリンターは狭いスペースに多すぎる材料を敷設します。これらのインフィル問題は、異なるセクションを印刷する際にフィラメントに不均一な圧力を生じさせます。

サポート設定の欠落または不十分なサポート設定

不適切なサポート設定は、プリンターが空中または長い隙間を橋渡しして印刷する原因となります。プリンターはフィラメントをサポートされていない領域に強制的に押し込もうとし、ノズル内に背圧を生じさせます。サポートがモデルから遠すぎると、フィラメントは点と点の間で伸びます。これらの印刷の隙間は、システムを通してフィラメントを供給する際に余分な負担をかけます。

不正確な材料流量

誤った流量設定は、プリンターがノズルを通して押し出すフィラメントの量を変えます。流量が高いと、過剰な材料が強制的に押し出され、圧力の蓄積が生じます。流量が低いと、エクストルーダーはフィラメントを押し出すためにより強く動作する必要があります。どちらの状況も、エクストルーダーギアのフィラメントにストレスを与え、研削や破損につながります。

過酷なプリンターの移動経路

アグレッシブな加速と急な方向転換は、フィラメントを乱暴に動かします。プリンターが部品間を速く移動しすぎると、急停止や急発進が生じます。タイトなコーナーを持つ複雑な形状は、プリンターに速度と方向を急速に変化させます。これらの急激な動きは、フィラメントとプリンターの両方にストレスを与え、しばしばエクストルーダーでの破損を引き起こします。

フィラメントの破損を防ぐための重要なメンテナンス手順

プリンターと材料を定期的に手入れすることで、一般的なフィラメントの問題のほとんどを防ぐことができます。これらの予防策は、破損や印刷失敗を修正するよりも時間がかかりません。

毎週のプリンターメンテナンス作業

毎週、プリンターの主要部品を清掃します。エクストルーダーギアを拭いてフィラメントの破片を取り除きます。ボーデンチューブの接続に隙間や動きがないか確認します。ノズルを針で清掃し、摩耗がないか確認します。プリンターのフレームとレールを軽く拭くだけで、汚れが可動部品に影響を与えるのを防ぎます。

印刷間の適切なフィラメントケア

使用しないときは、フィラメントを新鮮な乾燥剤を入れた密閉容器に保管します。保管する前に、フィラメントの端を斜めに切り、スプールの端の穴に固定します。各スプールを開封した日付を記録し、特別な乾燥方法があればメモします。材料によって必要な保管方法は異なります。PLAは室温での保管に耐えますが、ナイロンは密閉された箱が必要です。

毎月のハードウェアチェックと調整

月に一度、ベルトの張りとプーリーの調整を確認します。ベアリングやモーターからの異音に耳を傾けます。フレームやプリントヘッドの緩んだネジを締めます。急速な動き中にプリントベッドが水平に保たれることをテストします。摩耗や損傷の兆候が見られるノズルは交換します。これらの定期的なチェックは、フィラメントの破損を引き起こす前に問題を発見します。

新しい材料の印刷温度テスト

新しいフィラメントを入手したら、たとえ使い慣れたブランドのものでも、温度タワーテストを実行します。メーカーの推奨範囲から始めます。どの温度が最適な層密着性と表面仕上げをもたらすかを確認します。これらの設定を各スプールごとに記録しておきます。適切な温度データは、多くの一般的な印刷問題を防止します。

定期的な印刷品質モニタリング

すべての印刷の最初のレイヤーを注意深く観察します。フィラメントがノズルからどのように流れるかに注目します。エクストルーダーからカチカチという音や研磨音がないか耳を傾けます。完成したプリントが均一なレイヤーラインとインフィルパターンを持っているか確認します。問題の初期兆候は、フィラメントが破損する前に印刷品質に現れることがよくあります。

フィラメントの破損問題を今日解決しましょう！

フィラメントの破損は解決可能な問題です。良い材料から始め、密閉容器に保管します。プリンターをドラフトのない安定した部屋に置きます。プリンターを定期的に清掃し、部品を毎月チェックします。適切な温度と速度設定を使用します。破損が発生した場合は、考えられる原因を一つずつ確認してください。適切な手入れと正しい設定により、フィラメントは強力なままで良好に印刷されます。